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苏州纳米所-苏黎世联邦理工学院双边开展国际合作课题
2018-12-24| 文章来源:NANO-X 龚忠苗| 【

  近日,苏州纳米所纳米真空互联实验站与苏黎世联邦理工学院Scientific Center for Optical and Electron Microscopy ScopeM组开展国际合作课题。 

  早在2016年,苏州纳米所崔义研究员就与当时还在德国弗里茨哈伯Max Planck研究所的王竹君博士合作,通过环境扫描电子显微镜实现了Pt基底上少层石墨烯原位生长与刻蚀过程的观测,该工作发表在Nature CommunicationsNat. Commun. 2016,7:13256)上,并引起了国内外科研工作者的极大兴趣与重视。一方面,实验观测到了氢气刻蚀石墨烯碳原子的动态过程,能够很好地反映石墨烯层层堆垛的方式(图一),对于研究少层石墨烯的可控生长具有重要意义。另一方面,环境扫描电子显微镜是在传统电子扫描显微镜的基础上改装,可实现特定气氛下样品表面形貌的成像,这一技术上的提升满足了研究人员对实时观测样品表面反应动态变化的渴望。 

  20173月,近常压XPS与近常压STM联用设备落户苏州纳米所纳米真空互联实验站,近常压XPS与近常压STM是在气氛可控的环境下实现样品表面的电子结构与形貌表征,其特点是从超高真空过渡到近常压,可以克服“压力鸿沟”,满足对能源、催化中的一些关键科学问题的研究需求。崔义研究员作为能源与催化子线站的负责人,具体负责这两套设备。基于共同对少层石墨烯的可控生长及其微观过程的研究热情,崔义研究员与王竹君博士再次表明了合作的意向。 

  20188月,应崔义研究员邀请,王竹君博士来苏州纳米所访问交流,并作题为“利用多重原位手段对表/界面催化反应过程的实时追踪”的学术报告,该报告形象生动地介绍了利用原位观测技术,通过原位透射电子显微镜/原位扫描隧道显微镜所获得的原子尺度细节信息可以嵌入在较低放大率下通过原位扫描获得的全局图像,该技术补充了单纯通过透射电镜或扫描隧道显微镜所获得的局部信息与模型过于简化的局限性,弥合了从模型系统到现实催化剂的“材料鸿沟”和“压力鸿沟”。 

  201810月,再次应崔义研究员邀请,已经到苏黎世联邦理工学院任职的王竹君博士与Willinger Marc Georg副教授来苏州纳米所,Willinger Marc Georg副教授作题为“Spatio-temporal dynamics of oscillatory heterogeneous reactions studied by multi-scale in situ electron microscopy”的学术报告,该报告向苏州纳米所师生展示了最新的研究成果(图二),包括结构动力学与催化活性相关联,反应的振荡行为,催化剂的调制及其与气相的相互作用等。会后,崔义研究员带领王竹君博士,Willinger Marc Georg副教授参观了纳米真空互联实验站,并讨论合作事宜。他们表示希望借助于纳米真空互联实验站这个开放平台,利用多种表面科学方法(PEEM/LEEM, NAP-STM, NAP-XPS, IR-SNOM),在优异的空间分辨(原子尺度),时间分辨(毫秒),元素分辨为前提下展开原位研究,初步探究体系为强相互作用和弱相互作用的金属表面对石墨烯岛拼接的影响。 

  该国际合作课题的展开对于苏州纳米所具有重要意义,一方面,可以充分发挥纳米真空互联实验站的优势,诠释开放,共享的建站初衷,另一方面,纳米真空互联实验站也会与时俱进,学习新兴的表征技术,积极开展国际合作,为研究所的科研事业做出贡献。 

   

  图一 CVD生长的石墨烯在H2刻蚀过程中的演化:A-D 单层,双层,三层石墨烯的刻蚀过程; 

  E 刻蚀过程中石墨烯形状的演化 

   

  图二 A-C原位SEM:在还原-氧化条件下,多晶铜箔表面不同形貌的复杂动力学和波状传播 

  D-F 原位TEMH2/O2气氛下,铜还原-氧化的震荡行为 

  G-I原位SEMNO2氢化过程中的反应扩散与螺旋模式。因吸附分子对表面修饰的变化而引起的功函调制揭示反应扩散波的传播。 

 
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